[发明专利]浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM-MFSK信号盲解调方法及系统

说明书

本发明属于水声通信信号盲处理技术领域，特别涉及一种浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM‑MFSK信号盲解调方法及系统，建立OFDM‑MFSK信号接收模型，并对接收信号进行脉冲噪声自适应限幅预处理；通过参数估计来获取有用符号持续时间和子载波数，并通过符号定时同步与偏差估计和小数倍载波频偏偏差FFO估计获取补偿后的信号；利用FFT解调获得符号的自相关矩阵,并利用虚拟子载波特征获取整数倍载波频偏估计；对解调后信号进行循环移位补偿，通过统计信号幅度来获取子载波调制阶数，并依据阶数分组及按组择大判决结果来获取OFDM‑MFSK信号原始信息。本发明能够较好地实现在未知先验条件下水声OFDM‑MFSK信号的盲解调，在实际浅海水声多径和脉冲噪声环境下具有较高可行性。

技术领域

本发明属于水声通信信号盲处理技术领域，特别涉及一种浅海脉冲噪声和稀疏多途信道 下OFDM-MFSK信号盲解调方法及系统。

背景技术

多载波正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号因 具有频带利用率高、速率快、抗多途信道能力等优点被广泛应用于各类无线电通信系统中， 由于对相位噪声比较敏感等原因，以及水声信道的稀疏多径、时变和脉冲噪声等复杂环境， 因此在浅海水声通信中的应用受到较大限制。为了解决水下传输效率和符号间干扰严重等问 题，OFDM-MFSK信号体制应用而生。基于MFSK和OFDM相结合的传输方案，提高快衰落环境 中系统的性能，该方案可采用非相干检测和解调，无需信道估计与均衡过程，简单而有效。 OFDM-MFSK调制体制结合了OFMD与MFSK的优点，不仅具有OFDM传输高效、频带利用率高等 优点，还继承了MFSK的抗多途衰落信道、对相位畸变不敏感等优点。

目前对于水声OFDM-MFSK信号盲解调研究非常有限，而高斯环境下无线电领域OFDM信号 的盲接收技术和脉冲噪声环境下OFDM调制识别、参数估计等已有较多的学者进行了相关研究， OFDM-MFSK信号与OFDM信号有诸多类似之处，因此可借鉴OFDM信号的盲解调技术开展研究。 与传统OFDM调制类似，OFDM-MFSK信号的盲解调，关键在于对相关调制参数的准确估计。传 统的OFDM信号对相位噪声、频偏等非常敏感，而OFDM-MFSK信号正是针对常用的通信体制在 水声多途信道条件下性能恶化这一问题提出的，可以避免对水声多途信道的估计，这也是二 者的不同之处。OFDM-MFSK盲解调中需要估计的参数主要有有用符号持续时间、循环前缀 (Cyclicprefix,CP)持续时间等时间参数，以及符号定时偏差和载波频率偏差等。作为非 合作接收方，要实现水声OFDM-MFSK信号盲解调，首先需完成时间参数估计、符号同步和载 波同步。时间参数通常基于自相关性、循环平稳性等进行估计，进而完成符号同步；载波盲 同步主要通过基于自相关性的最大似然、基于子空间和基于循环平稳等方法来完成。采用非 相干解调的OFDM-MFSK体制中信息调制在子载波的幅度中，相位并不携带信息，因此对参数 估计、同步的要求大大降低，但水声OFDM-MFSK信号的盲接收面临大时延扩展的水声多途信 道和具有强脉冲特性的海洋环境噪声，传统的无线电领域的参数估计、盲同步方法性能恶化， 这是水声OFDM-MFSK信号盲解调的难度所在。

发明内容

为此，本发明提供一种浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM-MFSK信号盲解调方法及系 统，解决在浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下缺乏完整可靠的OFDM-MFSK信号盲解调等问题， 能够较好地实现在未知先验条件下水声OFDM-MFSK信号的盲解调，对水声信道具备一定的稳 健性，在实际浅海水声多径和脉冲噪声环境下具有较高可行性。

按照本发明所提供的设计方案，一种浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM-MFSK信号盲 解调方法，包含如下内容：

依据多径传输和海洋环境噪声对通信影响，建立OFDM-MFSK信号接收模型，并对接收 信号进行脉冲噪声自适应限幅预处理，获取抑制脉冲噪声后的处理信号；